UDP-Lite 协议 (RFC 3828)¶

UDP-Lite 是一种标准跟踪 IETF 传输协议，其特点是可变长度的校验和。这对于通过无线网络传输多媒体（视频、VoIP）具有优势，因为部分损坏的数据包仍然可以被送入编解码器，而不是因为校验和测试失败而被丢弃。

本文简要描述了现有的内核支持和套接字 API。有关深入信息，您可以查阅

UDP-Lite 主页：http://web.archive.org/web/%2E/http://www.erg.abdn.ac.uk/users/gerrit/udp-lite/

从这里您还可以下载一些示例应用程序源代码。

UDP-Lite HOWTO：http://web.archive.org/web/%2E/http://www.erg.abdn.ac.uk/users/gerrit/udp-lite/files/UDP-Lite-HOWTO.txt

Wireshark UDP-Lite WiKi（带有捕获文件）：https://wiki.wireshark.org/Lightweight_User_Datagram_Protocol

协议规范，RFC 3828：http://www.ietf.org/rfc/rfc3828.txt

1. 应用程序¶

一些应用程序已成功移植到 UDP-Lite。Ethereal（现在称为 wireshark）默认支持 UDP-Litev4/v6。

将应用程序移植到 UDP-Lite 非常简单：只需更改套接字级别和 IPPROTO；发送方还需要设置校验和覆盖长度（默认为头部长度 = 8）。详细信息在下一节中。

2. 编程 API¶

UDP-Lite 提供无连接的、不可靠的数据报服务，因此使用与 UDP 相同的套接字类型。实际上，从 UDP 移植到 UDP-Lite 非常容易：只需在 socket(2) 调用的最后一个参数中添加 IPPROTO_UDPLITE，使语句看起来像这样
s = socket(PF_INET, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDPLITE);
或者，分别地，
s = socket(PF_INET6, SOCK_DGRAM, IPPROTO_UDPLITE);
只需进行上述更改，您就可以运行 UDP-Lite 服务或连接到 UDP-Lite 服务器。内核将假定您对使用部分校验和覆盖不感兴趣，因此模拟 UDP 模式（完全覆盖）。

要使用部分校验和覆盖功能，需要设置一个套接字选项，该选项采用一个整数来指定覆盖长度
发送方校验和覆盖：UDPLITE_SEND_CSCOV

例如
int val = 20;
setsockopt(s, SOL_UDPLITE, UDPLITE_SEND_CSCOV, &val, sizeof(int));
将校验和覆盖长度设置为 20 个字节（12 字节数据 + 8 字节头部）。每个数据包仅校验前 20 个字节（加上伪头部）。这对于具有 12 字节基本头部的 RTP 应用程序很有用。
接收方校验和覆盖：UDPLITE_RECV_CSCOV

此选项是接收端的类似物。它实际上是可选的，即不需要启用部分校验和覆盖的流量。它的功能是作为流量过滤器：启用后，它指示内核丢弃所有覆盖范围_小于_此值的数据包。例如，如果要保护 RTP 和 UDP 头部，接收方可以强制只允许最低覆盖范围为 20 的数据包
int min = 20;
setsockopt(s, SOL_UDPLITE, UDPLITE_RECV_CSCOV, &min, sizeof(int));
对 getsockopt(2) 的调用是类似的。作为扩展而不是独立的协议，所有从 UDP 已知的套接字选项都可以像以前一样以相同的方式使用，例如 UDP_CORK 或 UDP_ENCAP。

有关 UDP-Lite 校验和覆盖选项的详细讨论在第四节中。

3. 头部文件¶

套接字 API 需要通过 /usr/include 中的头文件来支持

/usr/include/netinet/in.h 定义 IPPROTO_UDPLITE

/usr/include/netinet/udplite.h 定义 UDP-Lite 头部字段和协议常量

出于测试目的，以下内容可以用作 mini 头部文件
#define IPPROTO_UDPLITE       136
#define SOL_UDPLITE           136
#define UDPLITE_SEND_CSCOV     10
#define UDPLITE_RECV_CSCOV     11
各种发行版的现成头文件在 UDP-Lite tarball 中。

4. 内核在各种套接字选项方面的行为¶

要启用调试消息，日志级别需要设置为 8，因为大多数消息使用 KERN_DEBUG 级别 (7)。

发送方套接字选项

如果发送方指定 0 作为覆盖长度值，则模块假定完全覆盖，发送覆盖长度为 0 的数据包并进行相应的校验和。如果发送方指定覆盖范围 < 8 且不等于 0，则内核假定 8 为默认值。最后，如果指定的覆盖长度超过数据包长度，则使用数据包长度代替覆盖长度。

接收方套接字选项

接收方指定其愿意接受的覆盖长度的最小值。此处的 0 值表示接收方始终希望覆盖整个数据包。在这种情况下，所有部分覆盖的数据包都将被丢弃，并记录一个错误。

不可能指定非法值（<0 和 <8）；在这些情况下，将假定默认值为 8。

所有覆盖值小于指定阈值的数据包都将被丢弃，这些事件也会被记录。

禁用校验和计算

在发送方和接收方，始终会执行校验和，并且无法使用 SO_NO_CHECK 禁用。因此
setsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_NO_CHECK,  ... );
将始终被忽略，而
getsockopt(sockfd, SOL_SOCKET, SO_NO_CHECK, &value, ...);
的值是无意义的（如 TCP 中一样）。校验和字段为零的数据包是非法的（参见 RFC 3828，第 3.1 节），将被静默丢弃。

分片

校验和计算同时考虑缓冲区大小和 MTU。UDP-Lite 数据包的大小由发送缓冲区的大小决定。发送缓冲区的最小大小为 2048（在 include/net/sock.h 中定义为 SOCK_MIN_SNDBUF），默认值可配置为 net.core.wmem_default 或通过设置 SO_SNDBUF 套接字 (7) 选项。发送缓冲区的最大上限由 net.core.wmem_max 确定。

如果有效负载大小大于发送缓冲区大小，则 UDP-Lite 会将有效负载拆分为几个单独的数据包，并在每种情况下填充发送缓冲区大小。

确切的值还取决于接口 MTU。接口 MTU 反过来可能会触发 IP 分片。在这种情况下，生成的 UDP-Lite 数据包被拆分为几个 IP 数据包，其中只有第一个包含 L4 头部。

发送缓冲区大小对校验和覆盖长度有影响。考虑以下示例
Payload: 1536 bytes          Send Buffer:     1024 bytes
MTU:     1500 bytes          Coverage Length:  856 bytes
UDP-Lite 将以两个单独的数据包发送 1536 个字节
Packet 1: 1024 payload + 8 byte header + 20 byte IP header = 1052 bytes
Packet 2:  512 payload + 8 byte header + 20 byte IP header =  540 bytes
覆盖数据包覆盖第一个数据包中的 UDP-Lite 头部和 848 个字节的有效负载，第二个数据包被完全覆盖。请注意，对于第二个数据包，覆盖长度超过了数据包长度。在这种情况下，内核始终会将覆盖长度重新调整为数据包长度。

作为当一个 UDP-Lite 数据包被拆分为几个很小的片段时发生情况的示例，请考虑以下示例
Payload: 1024 bytes            Send buffer size: 1024 bytes
MTU:      300 bytes            Coverage length:   575 bytes

+-+-----------+--------------+--------------+--------------+
|8|    272    |      280     |     280      |     280      |
+-+-----------+--------------+--------------+--------------+
            280            560            840           1032
                                    ^
*****checksum coverage*************
UDP-Lite 模块生成一个 1032 字节的数据包（1024 + 8 字节头部）。根据接口 MTU，这些数据包被拆分为 4 个 IP 数据包（280 字节 IP 有效负载 + 20 字节 IP 头部）。内核模块在将片段释放到 IP 模块之前，将前两个完整数据包的内容加上最后一个数据包的 15 个字节的总和。

要查看 IPv6 分片的类似情况，请考虑 1280 字节的链路 MTU 和 3356 字节的写入缓冲区。如果校验和覆盖范围小于 1232 字节（MTU 减去 IPv6/片段头长度），则只需要考虑第一个片段。当使用较大的校验和覆盖长度时，需要校验每个符合条件的片段。假设我们的校验和覆盖范围为 3062。3356 字节的缓冲区将拆分为以下片段
Fragment 1: 1280 bytes carrying  1232 bytes of UDP-Lite data
Fragment 2: 1280 bytes carrying  1232 bytes of UDP-Lite data
Fragment 3:  948 bytes carrying   900 bytes of UDP-Lite data
前两个片段必须完全校验，最后一个片段只校验 598 个字节 (= 3062 - 2*1232)。

虽然正确处理这种情况非常重要，但它们（令人恼火地）很少见：UDP-Lite 旨在优化无线（或通常是嘈杂的）链路上的多媒体性能，因此很可能会预期较小的覆盖长度。

5. UDP-Lite 运行时统计数据及其含义¶

异常和错误情况会以 KERN_DEBUG 级别记录到 syslog。有关 UDP-Lite 的实时统计信息可在 /proc/net/snmp 中获得，并且（使用较新版本的 netstat）可以使用以下命令查看
netstat -svu
这将显示 UDP-Lite 统计变量，其含义如下。

InDatagrams

传递给用户的总数据报数量。

NoPorts

接收到未知端口的数据包数量。这些情况单独计算（不作为 InErrors）。

InErrors

错误的 UDP-Lite 数据包数量。错误包括

内部套接字队列接收错误

数据包太短（小于 8 个字节或声明的覆盖长度超过接收长度）

xfrm4_policy_check() 返回错误

应用程序指定的最小覆盖长度大于传入数据包的覆盖长度

违反校验和覆盖

错误的校验和

OutDatagrams

发送的数据报总数。

这些统计数据来自 UDP MIB (RFC 2013)。

6. IPtables¶

有针对 UDP-Lite 的数据包匹配支持以及对 LOG 目标的支持。如果您将以下行复制并粘贴到 /etc/protocols 中
udplite 136     UDP-Lite        # UDP-Lite [RFC 3828]
那么
iptables -A INPUT -p udplite -j LOG
将在 syslog 中生成日志输出。丢弃和拒绝数据包也有效。

7. 维护者地址¶

UDP-Lite 补丁是在以下地点开发的

阿伯丁大学电子研究小组工程系 Fraser Noble Building Aberdeen AB24 3UE; 英国

当前的维护者是 Gerrit Renker，<gerrit@erg.abdn.ac.uk>。初始代码由 William Stanislaus 开发，<william@erg.abdn.ac.uk>。